CN111155978A - 一种油田水平井多段压裂管柱结构 - Google Patents

一种油田水平井多段压裂管柱结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及油田开采设备领域，且公开了一种油田水平井多段压裂管柱结构，包括管套、油管、喷砂导管、封隔器、水力锚、导向头，管套内腔的中部设有油管，油管的一端固定套装有喷砂导管，且喷砂导管上套装有若干封隔器，喷砂导管的一端固定连接有水力锚，水力锚的一端固定连接有导向头，所述喷砂导管的内部设有若干喷砂管组件。通过各段喷砂管组件中前段导管、中间环座以及定位滑套的相关联结构设计，使得每段进行压裂工作时，投放的第二金属球的尺寸均相同，无需依次减小第二金属球的直径，从而使得分段压裂段数不会受到影响，有利于将设置压裂管柱的压裂段数更多，以便压裂管柱进行多段压裂工作，提高了压裂工作效率。

Description

一种油田水平井多段压裂管柱结构
技术领域
本发明涉及油田开采设备领域，具体为一种油田水平井多段压裂管柱结构。
背景技术
压裂管柱是油田开采中常用的一套设备，其包括套管、水力锚、导向头、喷砂管、封隔器等机构，通过向压裂管柱内注入压裂液，对该处土层进行压裂，提高地层尤其渗透性，用于提高勘探含油气评价，增加可采储量，为了提高压裂工作的效率，对多段、多级土层进行压裂工作。
现有的压裂管采用滑套式喷砂结构，即通过投放金属球，使用流体压力剪断固定滑套的剪钉，滑套落下作用于喷砂器底部连接的封隔器，打开喷砂孔进行喷砂，然后，再将喷砂器提升至上移裂压层，继续投放金属球，完成裂压工作。
然而，该现有的压裂管在逐层使用时，由于油层裂压层级较多，随着分级的增多，滑套从上到下直径逐渐减小，投球直径减小，这使得每次工作裂压油田层级数量有限，导致多层压裂工作时，压裂管柱的工作效率较低。
发明内容
针对上述背景技术的不足，本发明提供了一种油田水平井多段压裂管柱结构，具备多层压裂工作时的工作效率高的优点，解决了背景技术提出的问题。
本发明提供如下技术方案：一种油田水平井多段压裂管柱结构，包括管套、油管、喷砂导管、封隔器、水力锚、导向头，管套内腔的中部设有油管，油管的一端固定套装有喷砂导管，且喷砂导管上套装有若干封隔器，喷砂导管的一端固定连接有水力锚，水力锚的一端固定连接有导向头，所述喷砂导管的内部设有若干喷砂管组件，且每个喷砂管组件的两侧对应喷砂导管外部的两个封隔器，所述喷砂管组件包括由左至右一次固定连接在一起的前段导管、中间环座以及定位滑套，所述前段导管的内腔与中间环座中部的内部直径相同，所述定位滑套的左侧内腔直径小于右侧内腔直径，且定位滑套的左侧内腔直径与中间环座中部的直径相同，所述定位滑套的右侧开设有喷砂孔；所述前段导管的前端与前一个喷砂管组件中定位滑套后端的内腔固定连接，且连接结构为剪钉；所述中间环座内腔的中部开设有内环槽，所述内环槽内设有一组可调节的圆环封圈，圆环封圈由四个相同的封隔阀片构成，且四个封隔阀片处于分离状态，四个封隔阀片随后一个前段导管的右移自动拼接成完整圆环；所述喷砂导管内靠近水力锚一端的定位滑套内设有末端滑套，所述末端滑套通过剪钉固定在定位滑套内腔的一侧，且末端滑套的内径小于前段导管的内径。
优选的，所述内环槽内左右两侧的封隔阀片仅进行水平移动，内环槽内上下两侧的封隔阀片仅进行纵向移动，所述封隔阀片的内圈直径大于中间环座中部的直径，且封隔阀片的外圈直径大于中间环座中部的直径。
优选的，所述封隔阀片两侧的顶部均设有限位轴，内环槽的内壁开设有位于所述中间环座内壁上的滑槽，且滑槽与限位轴相适配，所述限位轴的顶部与内环槽内腔的顶部之间固定连接有弹簧，所述中间环座的一侧卡接有位于限位轴下方的卡钉，每个前段导管的另一端均通过剪钉固定在前一个喷砂管组件的定位滑套内，每个所述中间环座侧面的卡钉均固定连接有拉筋，且拉筋与下一个喷砂管组件中的前段导管固定连接，所述末端滑套的一端与其前一个中间环座上的卡钉之间固定连接有拉筋。
优选的，所述内环槽与封隔阀片相适配，且封隔阀片的两侧及内侧截面均设有密封胶环。
本发明具备以下有益效果：
1、该油田水平井多段压裂管柱结构，通过各段喷砂管组件中前段导管、中间环座以及定位滑套的相关联结构设计，使得每段进行压裂工作时，投放的第二金属球的尺寸均相同，无需依次减小第二金属球的直径，从而使得分段压裂段数不会受到影响，有利于将设置压裂管柱的压裂段数更多，以便压裂管柱进行多段压裂工作，提高了压裂工作效率，且无需设置和考虑每段喷砂管组件内径的级差，降低了操作难度。
2、该油田水平井多段压裂管柱结构，通过中间环座内四个封隔阀片拼组成的圆环封圈，以及每个封隔阀片两侧的密封胶环设计，利用密封胶环使得每个封隔阀片之间、封隔阀片与第二金属球的贴合更紧凑，保障了密封性，从而确保压裂液在压力作用下从该处的喷砂孔处喷出，实现压裂效果，并利用压裂液向下级的压力，使得第二金属球对封隔阀片有向下级的压力，封隔阀片上的密封胶环与内环槽的内壁紧密贴合，进一步保障了喷砂管组件的密封性，从而有效的保障了各段压裂工作的正常进行，进而保障了多段压裂工作的效率。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明图1结构喷砂导管剖切图；
图3为本发明图2结构喷砂管组件示意图；
图4为本发明图3的A处局部放大示意图；
图5为本发明图3的侧面剖切示意图；
图6为本发明图5封堵状态示意图。
图中：1、管套；2、油管；3、喷砂导管；4、封隔器；5、水力锚；6、导向头；7、喷砂管组件；701、前段导管；702、中间环座；7021、内环槽；703、定位滑套；7031、喷砂孔；8、封隔阀片；9、限位轴；10、弹簧；11、密封胶环；12、卡钉；13、拉筋；14、末端滑套；15、第一金属球；16、第二金属球。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-6，一种油田水平井多段压裂管柱结构，包括管套1、油管2、喷砂导管3、封隔器4、水力锚5、导向头6，管套1内腔的中部设有油管2，油管2的一端固定套装有喷砂导管3，且喷砂导管3上套装有若干封隔器4，喷砂导管3的一端固定连接有水力锚5，水力锚5的一端固定连接有导向头6，喷砂导管3的内部设有若干喷砂管组件7，且每个喷砂管组件7的两侧对应喷砂导管3外部的两个封隔器4，喷砂管组件7包括前段导管701、中间环座702以及定位滑套703，前段导管701的一端与中间环座702的侧面固定连接，中间环座702的侧面与定位滑套703固定连接，前段导管701的内腔与中间环座702中部的内部直径相同，定位滑套703的左侧内腔直径小于右侧内腔直径，且定位滑套703的左侧内腔直径与中间环座702中部的直径相同，定位滑套703的右侧开设有喷砂孔7031，中间环座702内腔的中部开设有内环槽7021，内环槽7021内设有四个完全相同的封隔阀片8，四个封隔阀片8拼成圆环封圈，且内环槽7021内左右两侧的封隔阀片8仅可进行水平移动，内环槽7021内上下两侧的封隔阀片8仅进行纵向移动，封隔阀片8的内圈直径大于中间环座702中部的直径，且封隔阀片8的外圈直径大于中间环座702中部的直径，确保在四个封隔阀片8处于分离状态时，不影响第二金属球16的通过，而四个封隔阀片8处于贴合状态时，能够封堵该处的喷砂管组件7，使得每段投放第二金属球16尺径均相同，提高了了每次工作裂压油田层级数量，进而提高了工作效率，每个封隔阀片8两侧的顶部均固定连接有限位轴9，内环槽7021的内壁开设有位于中间环座702内壁上的滑槽，且滑槽与限位轴9相适配，限位轴9的顶部与内环槽7021内腔的顶部之间固定连接有弹簧10，中间环座702的一侧卡接有位于限位轴9下方的卡钉12，每个前段导管701的另一端均通过剪钉固定在前一个喷砂管组件7的定位滑套703内，每个中间环座702侧面的卡钉12均固定连接有拉筋13，且拉筋13与下一个喷砂管组件7中的前段导管701固定连接，喷砂导管3内靠近水力锚5一端的定位滑套703内设有末端滑套14，末端滑套14通过剪钉固定在定位滑套703内腔的一侧，且末端滑套14的内径小于前段导管701的内径，末端滑套14的一端与其前一个中间环座702上的卡钉12之间固定连接有拉筋13，在使用时，向喷砂导管3内投放第一金属球15，第一金属球15经过若干喷砂管组件7与末端滑套14接触，封堵末端滑套14，利用压裂液的压力剪断末端滑套14与定位滑套703的剪钉，第一金属球15带动末端滑套14移动，漏出喷砂孔7031，压裂液在压力作用下从喷砂孔7031喷射处，并在两侧封隔器4的封隔作用下，向外侧喷射压裂液进行压裂，而在末端滑套14移动时，通过拉筋13带动中间环座702上的卡钉12脱离限位轴9，在弹簧10的弹力作用下，四个封隔阀片8移动接触，在对下段层级进行压裂时，通过投放第二金属球16，第二金属球16与四个封隔阀片8接触，进行封堵，从而带动该处的喷砂管组件7前一个喷砂管组件7进行分离，即前段导管701与前一个喷砂管组件7中的定位滑套703分离，压裂液从前一个定位滑套703上的喷砂孔7031喷出，根据上述步骤，每次投放相同尺径的第二金属球16，即第二金属球16的直径始终略小于前段导管701内部的直径，大于四个封隔阀片8拼成的圆环直径，可使得每段第二金属球16的尺寸均相同，从而使得分段压裂段数不会受到影响，有利于设置压裂管柱的压裂级数更长，便于压裂管柱进行多段压裂工作，提高了压裂工作效率，且无需设置和考虑每段喷砂管组件7内径的级差，降低了操作难度。
其中，封隔阀片8的宽度与内环槽7021的宽度相适配，且封隔阀片8的两侧及内侧截面均设有密封胶环11，通过密封胶环11使得每个封隔阀片8之间、封隔阀片8与第二金属球16的贴合更紧凑，保障了密封性，从而确保压裂液在压力作用下从该处的喷砂孔7031处喷出，实现压裂效果，并利用压裂液的压力，使得第二金属球16对封隔阀片8有向右侧的压力，封隔阀片8上的密封胶环11与内环槽7021的内壁紧密贴合，进一步保障了喷砂管组件7的密封性。
工作时，先向喷砂导管3内部的喷砂管组件7中投放第一金属球15，第一金属球15落至最后一个喷砂管组件7内的末端滑套14处，封堵末端滑套14，从管套1的管口注入一定压力的压裂液，在压裂液的压力作用下，剪断末端滑套14与定位滑套703之间的剪钉，使得第一金属球15和末端滑套14一起右移，压裂液从喷砂孔7031喷射出，对该处的土层进行压裂，同时，末端滑套14带动拉筋13移动，使得卡钉12与封隔阀片8上的限位轴9分离，在弹簧的弹力作用下，使得限位轴9带动封隔阀片8朝中间环座702的中心移动，四个封隔阀片8拼成圆环封圈，并在弹力作用下紧密贴合，在对下一段土层进行压裂时，向喷砂导管3内部的喷砂管组件7中投放第二金属球16，第二金属球16经过各段喷砂管组件7与末端滑套14前端的圆环封圈接触贴合，从管套1的管口注入一定压力的压裂液，在压裂液的压力作用下，剪断该处喷砂管组件7内的前段导管701与前一级喷砂管组件7内定位滑套703之间的剪钉，使得第二金属球16和该层级的喷砂管组件7一起右移，压裂液从该层级的喷砂管组件7中的喷砂孔7031喷射出，对该处的土层进行压裂，同理，继续投放第二金属球16，利用各段喷砂管组件7对各层级进行压裂工作，即可。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种油田水平井多段压裂管柱结构，包括管套(1)、油管(2)、喷砂导管(3)、封隔器(4)、水力锚(5)、导向头(6)，管套(1)内腔的中部设有油管(2)，油管(2)的一端固定套装有喷砂导管(3)，且喷砂导管(3)上套装有若干封隔器(4)，喷砂导管(3)的一端固定连接有水力锚(5)，水力锚(5)的一端固定连接有导向头(6)，其特征在于：所述喷砂导管(3)的内部设有若干喷砂管组件(7)，且每个喷砂管组件(7)的两侧对应喷砂导管(3)外部的两个封隔器(4)，所述喷砂管组件(7)包括由左至右一次固定连接在一起的前段导管(701)、中间环座(702)以及定位滑套(703)，所述前段导管(701)的内腔与中间环座(702)中部的内部直径相同，所述定位滑套(703)的左侧内腔直径小于右侧内腔直径，且定位滑套(703)的左侧内腔直径与中间环座(702)中部的直径相同，所述定位滑套(703)的右侧开设有喷砂孔(7031)；所述前段导管(701)的前端与前一个喷砂管组件(7)中定位滑套(703)后端的内腔固定连接，且连接结构为剪钉；所述中间环座(702)内腔的中部开设有内环槽(7021)，所述内环槽(7021)内设有一组可调节的圆环封圈，圆环封圈由四个相同的封隔阀片(8)构成，且四个封隔阀片(8)处于分离状态，四个封隔阀片(8)随后一个前段导管(701)的右移自动拼接成完整圆环；所述喷砂导管(3)内靠近水力锚(5)一端的定位滑套(703)内设有末端滑套(14)，所述末端滑套(14)通过剪钉固定在定位滑套(703)内腔的一侧，且末端滑套(14)的内径小于前段导管(701)的内径。
2.根据权利要求1所述的一种油田水平井多段压裂管柱结构，其特征在于：所述内环槽(7021)内左右两侧的封隔阀片(8)仅进行水平移动，内环槽(7021)内上下两侧的封隔阀片(8)仅进行纵向移动，所述封隔阀片(8)的内圈直径大于中间环座(702)中部的直径，且封隔阀片(8)的外圈直径大于中间环座(702)中部的直径。
3.根据权利要求1所述的一种油田水平井多段压裂管柱结构，其特征在于：所述封隔阀片(8)两侧的顶部均设有限位轴(9)，内环槽(7021)的内壁开设有位于所述中间环座(702)内壁上的滑槽，且滑槽与限位轴(9)相适配，所述限位轴(9)的顶部与内环槽(7021)内腔的顶部之间固定连接有弹簧(10)，所述中间环座(702)的一侧卡接有位于限位轴(9)下方的卡钉(12)，每个前段导管(701)的另一端均通过剪钉固定在前一个喷砂管组件(7)的定位滑套(703)内，每个所述中间环座(702)侧面的卡钉(12)均固定连接有拉筋(13)，且拉筋(13)与下一个喷砂管组件(7)中的前段导管(701)固定连接，所述末端滑套(14)的一端与其前一个中间环座(702)上的卡钉(12)之间固定连接有拉筋(13)。
4.根据权利要求1所述的一种油田水平井多段压裂管柱结构，其特征在于：所述内环槽(7021)与封隔阀片(8)相适配，且封隔阀片(8)的两侧及内侧截面均设有密封胶环(11)。
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